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用于空间望远镜的膜光子筛
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 分类:O436.1[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理] TH743[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金重点资助项目(No.61137001);国家自然科学基金面上资助项目(No.90923036,No.60977041);中国科学院‘百人计划’资助项目.
中文摘要:

针对空间衍射成像系统对大口径、结构轻量化、空间可展开等特性的要求,设计并制作了用于空间望远镜的新型衍射元件-PI薄膜光子筛.首先,分析了光子筛的设计理论;针对空间应用的特点和原则,采用振幅型光子筛的设计思路给出设计参数;用UG软件设计并加工制作了光子筛的机械固定结构.然后,通过镀膜、光刻、刻蚀等微细加工工艺制作了PI薄膜光子筛.最后,测试了光子筛的衍射效率及成像性能.实验结果表明:光子筛在波长632.8 nm处的实际衍射效率为4.916%,是理论值的73.9%.使用He-Ne激光器,选取10 μm的星点孔L进行星点检测,得到了理想的艾里斑图像,其直径为176.70 μm,与理论极限值169.84 μm的误差仅为4.04%.搭建了分辨率板成像实验,测得薄膜光子筛的实际最高分辨频率为12.2 lp/mm,接近理论极限空间频率14.4 lp/mm,表明实验结果与理论分析基本相符.与其它刚性材料基底制成的光子筛相比,采用PI薄膜制作的光子筛不仅重量轻,同时具有较好的成像性能,可以满足空间望远镜主镜的应用要求.

英文摘要:

According to the requirements of a space diffraction imaging system for large-aperture,weight-lightening and space deployable,a new diffraction optical element,PI photon sieve,was designed and fabricated.Firstly,the design theory of PI photon sieve was analyzed and the design parameters for an amplitude photon sieve were given according to the characteristics and the principle of space applications.Then,the mechanical structure of the photon sieve was designed by using UG software and a PI membrane photon sieve was successfully manufactured by employing micro-fabrication methods including e-beam vacuum coating,photolithography and wet etching.Finally,the diffraction efficiency of the PI photon sieve was measured and the imaging performance was tested.The experimental results show that the diffraction efficiency of photon sieve is 4.916% at the wavelength of 632.8 nm,which is about 73.9% of the theoretical value.For the star testing,by choosing the star hole with a diameter of 10μm and using a He-Ne laser for the light source,an ideal Airy disc with a diameter of 176.70μm was obtained,which is very close to the theoretical value,and the error is only 4.04%.For the imaging experiments,the maximum resolution of the photon sieve is measured to be 12.2 lp/mm,which is close to the spatial frequency limit of 14.4 lp/mm.It is shown that the experimental results are generally in agreement with the theoretical results.Comparing with other diffractive elements,PI photon sieve satisfies the application requirement of the primary mirror used in a space telescope for its lighter weight and better imaging performance.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699